ES2309247T3 - Procedimiento y disposicion para determinar una cantidad de vapor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar una cantidad de vapor que se genera en un generador de vapor equipado con al menos un recalentador, caracterizado porque - se mide continuamente la pérdida de presión (DeltaPMs) en una de las etapas de recalentador, preferiblemente en la última etapa de recalentador, - se mide continuamente la temperatura (Tdelante UE, Tdetrás UE) del vapor delante y detrás de esta etapa de recalentador, - se mide continuamente la presión (P detrás UE) del vapor detrás de esta etapa de recalentador, - en el interior del generador de vapor, bajo plena carga o bajo una carga situada en la región de carga superior se determinan la pérdida de presión (DeltaPref) en una etapa de recalentador, la cantidad (mvapor ref) de vapor y el volumen específico (v ref) del vapor y se establecen como valores de referencia, - y se determina la cantidad de vapor generada (mvapor) bajo la carga correspondiente mediante la relación entre los valores medidos (DeltaPMs; vMs) y los valores de referencia (DeltaPref; vref).
Description
Procedimiento y disposición para determinar una
cantidad de vapor.
La invención se refiere a un procedimiento y una
disposición para determinar una cantidad de vapor que se genera en
un generador de vapor equipado con al menos un recalentador.
La medición de la cantidad de vapor en
generadores de vapor sirve para determinar la carga de la caldera e
influye en muchos circuitos de regulación del generador de vapor
como criterio de carga.
Hasta la fecha, el procedimiento más habitual y
más fiable para determinar la cantidad de vapor es la detección
mediante la técnica de medición por medio de orificios de medición.
Debido a la presión de costes y para la reducción de la pérdida de
presión en la región de alta presión se renuncia cada vez más a
detectar la cantidad de vapor de forma directa mediante orificios
de medición determinándola, por lo contrario, por la vía inversa a
partir de otras magnitudes del proceso, los llamados valores
alternativos.
No obstante, por lo general, las soluciones
conocidas para el cálculo p.ej. de la cantidad de vapor a partir de
valores alternativos no logran unos resultados de la calidad o
exactitud de una medición directa de la cantidad de vapor mediante
orificios de medición. Si en caso de no medirse la cantidad de vapor
se calcula la carga de la caldera mediante señales alternativas,
esto va unido, además, a una mayor inversión en la técnica de
mando, que se debe al hecho de tener que valorarse y combinarse
entre sí una serie de magnitudes del proceso. Los errores de
medición de los distintos parámetros se van sumando e influyen en la
exactitud del resultado final.
Las siguientes magnitudes son adecuadas para ser
usadas al determinar una señal de carga alternativa:
la presión de cámara de admisión de la
turbina,
la posición de la estación de desviación de alta
presión (HDU),
la posición de la válvula de seguridad
(SIV),
la medición de la cantidad de agua de
alimentación y agua de inyección,
la potencia de calefacción.
Según la instalación y la situación de servicio,
determinados o varios de estos criterios influyen en el cálculo. La
optimización y el calibrado del cálculo de la carga a partir de las
señales arriba indicadas conduce a una mayor inversión de tiempo y
a un mayor riesgo, especialmente durante el tiempo de puesta en
marcha. Es especialmente difícil determinar la carga de la caldera
en todos los modos de servicio no estacionarios, como p.ej. al
arrancar la instalación, al apagar la instalación o en el servicio
de presión variable modificado, el servicio de desviación y el
servicio mixto con turbina, estación de desviación de alta presión y
válvula de seguridad. No obstante, precisamente para estos modos de
servicio es imprescindible disponer de una señal de carga fiable,
para poder dominar la instalación con seguridad. De algunas de las
señales arriba indicadas se deduce especialmente en el servicio no
estacionario una señal de carga no suficientemente exacta, puesto
que no se detectan los procesos de entrada y salida del acumulador
de la instalación. Por esta razón, se ha pasado en algunos casos a
usar modelos de cálculo para la determinación de la carga.
En el documento Abstract of Japan Vol. 1997, Nº
09, del 30 de septiembre de 1997 del JP 09119602 A del 6 de mayo de
1997 está descrito un procedimiento, en el que se mide una cantidad
de vapor mediante un procedimiento de cálculo a partir de la
cantidad de combustible alimentada a una caldera de vapor, con ayuda
de un caudalómetro y una señal eléctrica generada por el mismo, así
como una presión de vapor medida.
Además, se conoce por el documento DE 44 05 350
C2 un procedimiento para determinar el caudal másico de vapor vivo
en la tubería de vapor vivo de una central eléctrica, en el que el
caudal másico de vapor vivo se calcula con ayuda de un modelo
matemático del generador de vapor, al que se alimentan el valor
nominal de la potencia de calefacción o el valor real de la
potencia térmica o combinaciones de éstos, así como un valor medido
de la presión de vapor. Según el modo de servicio, en el cálculo se
tienen en cuenta la presión del vapor vivo, la posición de las
válvulas de turbinas, la posición de las válvulas de la HDU, la
temperatura del vapor vivo y la potencia de calefacción.
La invención tiene el objetivo de proporcionar
un procedimiento suficientemente exacto y sencillo, que suministre
a partir de la carga de caldera y también en modos de servicio no
estacionarios y modos de servicio especiales una señal fiable para
la cantidad de vapor generada.
El objetivo se consigue mediante las
características de la reivindicación 1. En la reivindicación 2 se
indica una relación para determinar la cantidad de vapor. El objeto
de la reivindicación 3 es una disposición de medición.
En el procedimiento según la invención la
medición de la cantidad de vapor mediante orificios de medición,
que conlleva unos costes elevados, es sustituida por un
procedimiento de medición económico, en el que la medición de la
pérdida de presión de un orificio de medición es sustituida por una
medición de la pérdida de presión en una etapa de recalentador. La
pérdida de presión medida actualmente, respectivamente, en una
etapa de recalentador se pone en relación con los valores de
referencia encontrados en un calibrado de la medición que se ha de
realizar, determinándose de esta forma la cantidad de vapor
respectivamente actual. Las influencias de densidad del medio
variables se tienen en cuenta gracias a la detección de las
presiones y temperaturas delante y detrás de los realentadores.
Las ventajas del procedimiento según la
invención están en que se suprimen los costes de inversión para uno,
o en caso de instalaciones de varias fases, para varios orificios
de medición, no instalándose ninguna pérdida de presión adicional
en el sistema. Los costes de inversión para la medición de la
presión diferencial necesaria en la etapa de recalentador son tan
reducidos que son despreciables. El procedimiento según la invención
puede aplicarse en todos los sistemas de recalentadores y permite,
por lo tanto, una determinación económica de la cantidad de vapor
también en sistemas en los que hasta ahora se ha renunciado a ello
por razones relacionados con los costes, p.ej. en sistemas de
realentadores intermedios.
Los límites del procedimiento según la invención
se presentan cuando, debido a una mala calidad de vapor, pueden
formarse determinados residuos en el realentador, que conducen a un
aumento correspondiente de la pérdida de presión. Este proceso
conduce con el tiempo a un cambio de los valores de referencia y,
por lo tanto, a un aumento del error de medición. No obstante, este
error de medición puede compensarse sin más mediante un recalibrado
regular y la adaptación de los valores básicos. En un servicio
estacionario de la instalación bajo carga de referencia es posible
indicar claramente un error en caso de una desviación de la medición
importante entre la pérdida de presión medida y el valor de
referencia de la pérdida de presión.
La invención se explicará más detalladamente con
ayuda de un ejemplo de realización que se describirá a continuación
y un equipo de medición representado en el dibujo.
De un generador de vapor se muestran tres etapas
de recalentador UE1, UE2 y UE3 por los que fluye sucesivamente
vapor de alta presión y que están conectadas entre sí mediante
tuberías de vapor. Se trata aquí preferiblemente de un recalentador
separado. El vapor de alta presión que sale de la última etapa de
recalentador UE3 se alimenta como vapor a una turbina de vapor no
mostrada. Entre las etapas de recalentador UE1, UE2 y UE3 están
dispuestos refrigeradores de vapor por inyección EK1 y EK2 para
ajustar la temperatura de vapor.
Para detectar en la medición de cantidad de
vapor también las cantidades de inyección incorporadas mediante los
refrigeradores de vapor por inyección EK1, EK2, en la zona de la
última etapa de recalentador UE3 está prevista la disposición de
medición descrita a continuación. La disposición de medición
comprende dos tuberías de descarga de presión 11, 12, que están
conectadas directamente delante y detrás de la etapa de recalentador
UE3 con las tuberías de vapor 10, 13 que conducen el vapor de alta
presión. Las tuberías de descarga de presión 11, 12 conducen a un
transductor 14, en el que la presión diferencial determinada en la
etapa de recalentador UE3 se transforma en una señal de presión
eléctrica. En la tubería de vapor 13 delante y detrás de la etapa
de recalentador UE3 están dispuestas, además, sondas térmicas 15, 16
para medir la temperatura correspondiente del vapor de alta
presión. Las sondas térmicas 15, 16 están conectadas con un
transductor 17, 18, respectivamente. Los dos transformadores de
medida de temperatura 17, 18 están conectados con un circuito de
cálculo 19 para determinar la temperatura media. En la tubería de
vapor 13 detrás de la etapa de recalentador UE3 está dispuesta una
sonda manométrica 20 para la medición de la presión del vapor,
estando conectada esta sonda manométrica con un transductor 21. En
un circuito de cálculo 22 se determina la presión de vapor media en
la etapa de recalentador UE3 con ayuda de la presión diferencial
determinada mediante el transductor de presión diferencial 14.
Finalmente, la disposición de medición comprende un circuito de
cálculo 23, que está conectado con el transductor de presión
diferencial 14 y los circuitos de cálculo 19, 22 para la corrección
de la densidad y que calcula la cantidad de vapor con ayuda de las
señales recibidas.
Mediante la disposición de medición descrita se
determinan los siguientes valores actuales:
- \bullet
- la presión diferencial en una etapa de recalentador como componente en función de la carga,
- \bullet
- la presión media del vapor entre la entrada y la salida de la etapa de recalentador, que es necesaria para la corrección de la densidad,
- \bullet
- la temperatura media del vapor entre la entrada y la salida de la etapa de recalentador, que es necesaria para la corrección de la densidad.
Para la determinación de la cantidad actual de
vapor, estos valores se ponen en relación con los valores de
referencia que se han determinado durante el calibrado de la
medición.
La medición de referencia debería realizarse a
ser posible bajo plena carga o en la región de carga superior en
condiciones estacionarias de la instalación. Los valores de
referencia así obtenidos se introducen en el circuito de cálculo
23. Un calibrado y una adaptación a las condiciones reales son
necesarios porque de la fabricación pueden resultar absorciones de
calor, espesores de las paredes de los tubos y rugosidades de los
tubos que difieren de la planificación y que conducen, a su vez, a
desviaciones del cálculo de pérdida de presión teórico original. No
obstante, el calibrado no supone un esfuerzo adicional, puesto que
también los orificios de medición convencionales deben ser
calibrados.
P.ej. mediante cantidades calibradas de agua de
alimentación y agua de inyección para los refrigeradores de vapor
por inyección o también mediante otras magnitudes adecuadas se
ajusta la cantidad de vapor deseada y se hace funcionar la
instalación en servicio estacionario. Se registran los siguientes
valores de referencia:
m_{vapor \ ref} = cantidad de vapor de
referencia que resulta de la cantidad de agua de alimentación y la
cantidad de agua de inyección,
\DeltaP_{ref} = pérdida de presión de
referencia en la etapa de recalentador,
P_{media \ ref} = presión media de
referencia,
T_{media \ ref} = temperatura media de
referencia,
v_{ref} = valor de referencia del volumen
especifico como función de P_{media \ ref} y T_{media \
ref}.
Después de haber realizado el calibrado debe
realizarse una comprobación del ajuste a cargas más bajas en
servicio estacionario, respectivamente.
A partir de los valores medidos y los valores de
referencia se calcula la cantidad de vapor actual según la siguiente
relación:
m_{vapor} =
(\Delta P_{Ms}/\Delta P_{ref} * v_{ref}/v_{Ms} * m_{vapor \
ref}{}^{2})^{0,5}
en la cual
significan:
m_{vapor} la cantidad de vapor actual
medida,
m_{vapor \ ref} la cantidad de vapor de
referencia,
\DeltaP_{Ms} la pérdida de presión medida en
la etapa de recalentador,
\DeltaP_{ref} la pérdida de presión de
referencia en la etapa de recalentador.
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizan los siguientes cálculos
intermedios:
Presión delante de la etapa de recalentador =
presión detrás de la etapa de recalentador + pérdida de presión en
la etapa de recalentador [P_{delante \ UE} = P_{detrás \ UE} +
\DeltaP_{Ms}],
presión media a partir de la presión delante de
la etapa de recalentador y la presión detrás de la etapa de
recalentador [P_{media \ Ms} = P_{delante \ UE} +
\DeltaP_{detrás \ UE})/2],
temperatura media a partir de la temperatura
delante de la etapa de recalentador y la temperatura detrás de la
etapa de recalentador [T_{media \ Ms} = T_{delante \ UE} +
T_{detrás \ UE})/2],
volumen específico medido como función de la
presión media medida y la temperatura media medida [v_{Ms} =
f(P_{media \ Ms}, T_{media \ Ms})],
valor de referencia del volumen específico
[v_{ref} = f(P_{media \ ref}, T_{media \ ref})].
Claims (3)
1. Procedimiento para determinar una cantidad
de vapor que se genera en un generador de vapor equipado con al
menos un recalentador, caracterizado porque
- -
- se mide continuamente la pérdida de presión (\DeltaP_{Ms}) en una de las etapas de recalentador, preferiblemente en la última etapa de recalentador,
- -
- se mide continuamente la temperatura (T_{delante \ UE}, T_{detrás \ UE}) del vapor delante y detrás de esta etapa de recalentador,
- -
- se mide continuamente la presión (P_{detrás \ UE}) del vapor detrás de esta etapa de recalentador,
- -
- en el interior del generador de vapor, bajo plena carga o bajo una carga situada en la región de carga superior se determinan la pérdida de presión (\DeltaP_{ref}) en una etapa de recalentador, la cantidad (m_{vapor \ ref}) de vapor y el volumen específico (v_{ref}) del vapor y se establecen como valores de referencia,
- -
- y se determina la cantidad de vapor generada (m_{vapor}) bajo la carga correspondiente mediante la relación entre los valores medidos (\DeltaP_{Ms}; v_{Ms}) y los valores de referencia (\DeltaP_{ref}; v_{ref}).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de vapor generada se
determina según la siguiente relación:
m_{vapor} =
(\Delta P_{Ms}/\Delta P_{ref} * v_{ref}/v_{ms} * m_{vapor \
ref}{}^{2})^{0,5}
siendo:
el volumen específico medido (v_{Ms}) una
función de la presión media (P_{media \ Ms}) y la temperatura
media medida (T_{media \ Ms}), es decir, v_{Ms} =
f(P_{media \ Ms}, T_{media \ Ms}),
el valor de referencia del volumen específico
(v_{ref}) una función de la presión media de referencia (P_{media
\ ref}) y la temperatura media de referencia (T_{media \ ref}),
es decir, v_{ref} = f(P_{media \ ref}, T_{media \
ref}),
la presión delante de la etapa de recalentador
(P_{delante \ UE}) igual a la presión detrás de la etapa de
recalentador (P_{detrás \ UE}) más la pérdida de presión en la
etapa de recalentador (\DeltaP_{Ms}), es decir, P_{delante \
UE} = P_{detrás \ UE} + \DeltaP_{Ms}, además de calcularse la
presión medida (P_{media \ Ms}) a partir de la presión delante de
la etapa de recalentador (P_{delante \ UE}) y la presión detrás
de la etapa de recalentador (P_{detrás \ UE}), es decir, P_{media
\ Ms} = P_{delante \ UE} + P_{detrás \ UE})/2 y
la temperatura media (T_{media \ Ms}) se
calcula a partir de la temperatura delante de la etapa de
recalentador (T_{delante \ UE}) y la temperatura detrás de la
etapa de recalentador (T_{detrás \ UE}), es decir, T_{media \
Ms} = (T_{delante \ UE} + T_{detrás \ UE})/2.
3. Disposición para determinar la cantidad de
vapor que se genera en un generador de vapor que está equipado con
al menos un recalentador (UE1, UE2, UE3), caracterizado
porque
- están conectadas tuberías de descarga de
presión (11, 12) con las tuberías de vapor (10, 13) que conducen el
vapor delante y detrás de una de las etapas de recalentador,
respectivamente, preferiblemente la última etapa de recalentador
(UE3), estando conectadas las mismas con un transductor de presión
diferencial (14),
- en las tuberías de vapor (10, 13) delante y
detrás de la etapa de recalentador (UE3) está dispuesta una sonda
térmica (15, 16), respectivamente, que está conectada con un
transductor de temperatura (17, 18), respectivamente, estando
conectados los trasformadores de medida de temperatura (17, 18) con
un circuito de cálculo (19) para determinar la temperatura
medida,
- en la tubería de vapor (13) detrás de la etapa
de recalentador (UE3) está dispuesta una sonda manométrica (20),
que está conectada con un transductor de presión (21), estando
conectado este último con un circuito de cálculo (22) para
determinar la presión media en la etapa de calentador con ayuda de
la presión diferencial suministrada por el transductor de presión
diferencial (14)
- y porque los dos circuitos de cálculo (19, 22)
y el transductor de presión diferencial (14) están conectados con
un circuito de cálculo (23) para determinar la cantidad actual de
vapor.
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